[发明专利]一种煤尘爆炸特性试验系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及物质特性试验研究领域，尤其是涉及一种煤尘爆炸特性试验系统及方法。

背景技术

煤尘是指粒径在1mm以下的粉末状煤，煤尘爆炸是指在高温或一定点火能的作用下煤尘与空气中的氧气发生剧烈氧化反应的过程，是煤矿五大自然灾害之一。在我国历史上，最严重的一次煤尘爆炸于1942年发生在本溪煤矿，当时死亡人数达到1549人。然而，并非所有煤尘都具有爆炸危险性，所以《煤矿安全规程》中规定：新矿井的地质精查报告中，必须有所有煤层的煤尘爆炸性鉴定资料；生产矿井每延深一个新水平，应进行1次煤尘爆炸性试验工作。况且，即使具有爆炸危险性的煤尘，其在不同条件下爆炸破坏效应也相差甚远。因此，为了对具有不同爆炸特性的煤尘采取针对性的防治措施，必须掌握煤矿开采过程中产生的煤尘是否具有爆炸性，以及具有爆炸性煤尘的爆炸规律。

很多学者和技术人员在这方面做了探索，如王杰等发明的煤尘爆炸性数字化测定系统（申请号：CN200920127057.2）和数字化煤尘爆炸瞬间火焰长度测定系统及爆炸性测定方法（申请号：CN200910103631.5），但其不足在于该发明只能用于煤尘爆炸性判定，且其除尘系统设置比较浪费；郭三明等发明的一种直管式煤尘爆炸性试验装置（申请号：200920088900.0）和一种转轮式煤尘爆炸性试验装置（申请号：CN200910064364.5），其不足在于该发明只能用作煤尘爆炸性演示试验。所以，有必要发明一种既能判定煤尘是否具有爆炸性，又能深入研究其爆炸规律的试验系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种煤尘爆炸特性试验系统及方法，通过本发明既能判定煤尘是否具有爆炸性及其爆炸性强弱，又能得到煤尘爆炸过程中各参数的演变规律。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种煤尘爆炸特性试验系统，该系统由高压气瓶、减压阀、电磁阀、流量计、三通、漏斗、阀门、导管、煤尘腔、真空泵、模拟巷道、试验架、电热丝、电加热器、防爆安全阀、点火探针、点火器、标尺、支撑杆、压力传感器、温度传感器、数据采集仪、高速摄像仪、三角支架、计算机、连接管、连接线、数据线、U型铁丝杆、橡胶圈、海绵套等组成。其中，高压气瓶通过连接管与减压阀、电磁阀和流量计连接，然后接入三通，三通的另两个接口分别通过连接管与导管和另两个三通相继连接，它们分别通过连接管与漏斗、真空泵和模拟巷道相连接；所述导管的出口外接煤尘腔；所述模拟巷道固定在试验架上，其上布置了电热丝、防爆安全阀、点火探针、压力传感器和温度传感器，其中电热丝通过连接线与电加热器相连，点火探针通过连接线与点火器相连，压力传感器和温度传感器通过连接线分别与数据采集仪相连；所述点火器的另一端通过连接线与数据采集仪相连，同时数据采集仪另有一路通过连接线与高速摄像仪相连；所述标尺通过固定在模拟巷道上的支撑杆固定；所述高速摄像仪放置在三角支架上，通过数据线连接于计算机；所述U型铁丝杆固定在橡胶圈上，并在橡胶圈外侧嵌套一个海绵套。

进一步，所述高压气瓶要固定放置，气体压力不低于3MPa；所述漏斗用来盛装预制好的煤粉，煤粉要在200目以上，要经过电热鼓风干燥箱干燥，并用电子天平称量，以确定模拟巷道中的煤尘浓度；所述导管的出口含有内螺纹，煤尘腔为圆柱形，且一端含有外螺纹，如此可以将预制好的煤粉放在煤尘腔中，并旋紧连接于导管，其盛装预制煤粉量不小于1g，且在煤尘腔固定于导管后，其部分要伸入模拟巷道。

进一步，所述模拟巷道为透明高强度钢化玻璃制成的圆柱筒形腔体，两端可拆卸，通过螺栓、垫片、螺母和密封圈来固定圆柱筒体和两端面的透明高强度钢化玻璃；所述电热丝安装于模拟巷道的一侧，靠近煤尘腔，且电热丝包裹一个热电偶温度计，用以测量电热丝通过电加热器加热后的温度，在判定煤尘爆炸性时控制温度在1100℃左右；所述防爆安全阀安装于模拟巷道的中部附近，以防止煤尘爆炸产生的压力超过钢化玻璃强度而毁损模拟巷道；所述点火探针安装于模拟巷道的中部，且针尖位于巷道断面的中心位置，这样可使模拟巷道内爆炸应力波等条件传播，便于测量和分析。